Tricky Circuit

Согласованный разностный усилитель

Оставь разность, убери общее

Разностный усилитель вычитает один вход из другого. Op amp — Operational Amplifier, операционный усилитель, питаемая схема усиления разности. Синфазное напряжение — общая часть обоих входов. CMRR — Common Mode Rejection Ratio, коэффициент подавления синфазного сигнала: насколько хорошо схема подавляет общее относительно нужной разности.

Открыть интерактивный опыт

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТОЛ

Меняй настройки схемы, предсказывай показания и проверяй решение задания. Это учебные модели; допущения объяснены в каждом уроке.

Войди, чтобы сохранять прогресс. Прогресс гостя хранится на этом устройстве.

Открыть лабораторию в полном окне

Как это работает

Идеальные четыре резистора с точно согласованными отношениями и пределы выхода ±12 V. Подавление общего идеально; рассогласование, диапазон входов, шум и частотные пределы не учитываются.

Разность входов — V2 − V1. Совпадение отношений сопротивлений даёт Vout = g × (V2 − V1). Одинаковое увеличение обоих входов не меняет разность.

Сложность

  1. Собери · Наблюдай

    Включи V1 = 1 V, V2 = 3 V и g = 1. Получи 2 V.

    Нужна подсказка?

    V1=1 V; V2=3 V; g=1 → 2 V

  2. Исследуй · Исследуй

    Поставь V1 = V2 = 2 V и g = 2. Получи 0 V.

    Нужна подсказка?

    V1=V2=2 V; g=2 → 0 V

  3. Реши сам · Реши

    Поставь V1 = 3 V, V2 = 1 V и g = 2. Получи −4 V.

    Нужна подсказка?

    V1=3 V; V2=1 V; g=2 → −4 V

Дополнительные материалы и карточки схем

Согласованный разностный усилитель

Два провода датчика могут иметь общее нежелательное напряжение. Усилитель замечает различие между ними: вычитание становится полезным измерением.

Vout = g × (V2 − V1)

Общий сдвиг и разность — независимые величины. Модель сохраняет разность и отбрасывает общий сдвиг.

Полезная связь

Равные входы идеально компенсируются, даже если оба не на земле.

За пределами модели

Реальное рассогласование отношений резисторов превращает общее напряжение в ошибку выхода.

Ошибка, которой стоит избежать

Важны совпадающие отношения. Четыре произвольных резистора не гарантируют идеальное подавление общего.

Оба входа выросли на 1 V, усиление прежнее. Идеальный выход…

  1. не изменится
  2. вырастет на 1 V
  3. удвоится
Читать дальше

Оба члена вычитания выросли одинаково: V2 − V1 прежняя.

Измерь расстояние

Входы 1 V и 3 V, усиление 1.

Разность 2 V становится выходом 2 V.

Разверни измерение

Входы 3 V и 1 V, усиление 2.

Отрицательная разность превращается в −4 V.

Попробуй другое изменение

Сравни 1 V/3 V и 2 V/4 V при усилении 1. Оба выхода 2 V, хотя общий уровень изменился.

ti.com